一种三坐标测量机控制系统的制作方法

1.本发明涉及三坐标测量机技术领域，具体涉及一种三坐标测量机控制系统。


背景技术：

2.目前的运动控制器是通过对以电机驱动的目标装置或设备(如：三坐标测量机)进行协调控制，使其按照预期的作业轨迹进行运动的控制装置。它是电子、机械制造业的核心技术装备。控制三坐标测量机的运动控制器通常是采用并行总线的运动控制卡，并采用开环方式进行运动控制，这种方式只是从执行装置到运动控制卡的单向传输，在测量过程中，有时需要对工件进行多维度测量时，在多个测量命令中，在某些维度具有一定的重合，传统的技术需要对每一个维度在每一个命令下都要进行扫描。导致在后期处理时需要对重复的维度进行剔除，特别是工件不规则时，会造成数据处理误差。


技术实现要素：

3.本发明针对上述问题，提供一种三坐标测量机控制系统，包括：获取设备当前的定位信息；
4.输入至少一个测量指令，将定位信息和测量指令发送到控制装置；
5.所述控制装置具有：解析模块、分割模块及配置单元和任务管理器；
6.将所述定位信息和所述测量指令输入至解析模块进行解析以获取所述测量指令包含的控制指令以及基于定位信息和控制指令构建的空间运动轨迹，
7.所述分割模块用于将所述空间运动轨迹按照运动面及每一运动面的拐点划分为多个运动轨迹子单元；
8.所述配置单元基于控制指令以配置每一运动轨迹子单元的控制子命令；并将所述控制子命令按照信号的形成时序输入至执行装置；
9.所述执行装置基于每一控制子命令依次将所述控制子命令转换为脉冲信号，将所述脉冲信号进行滤波、再次转换成驱动信号，根据所述驱动信号以控制三坐标轴控制模块按照驱动信号的信号指令控制三坐标测量机的x轴、y轴和z轴分别按照运动面作出相应动作；
10.所述任务管理器用于当至少两个测量指令进行开展时，根据解析模块的解析结果判断两个测量指令是否相关联，若两个测量指令之间具有关联的运动轨迹子单元时，所述任务管理器对关联的运动轨迹子单元进行归一化处理，在进行归一化处理时，调取定位数据，通过所述定位数据获取当前的所有运动面和所有运动面对应的运动轨迹子单元，并对当前运动面和运动轨迹子单元所对应的控制权限进行重新配置，并以所述定位数据为初始点重新构建控制子命令，并将所述控制子命令按照信号形成时序输入至执行装置；若当测量指令之间不关联时，按照测量指令的输入时序分别进行测量操作控制。
11.进一步地，获取设备当前的定位信息包括如下步骤：
12.a、发送定位请求至控制装置，
13.b、控制装置接收定位请求，响应定位请求并依据所述定位请求创建定位控制指令和定位指令，所述定位控制指令用于获取三坐标轴控制模块的驱动接口，基于所述驱动接口以获取三坐标轴控制模块驱动状态和驱动数据，所述定位指令用于接收三坐标测量机的x轴、y轴和z轴上设置的传感器的反馈信号来对当前驱动状态进行判定，其中，将所述驱动数据和反馈信号进行融合以判断所述驱动状态下三坐标测量机的x轴、y轴和z轴的坐标，以获取当前的定位数据，依据所述定位数据形成定位信息。
14.更进一步地，所述执行装置包括：运动控制器、滤波器、脉冲转换器、三坐标轴控制模块、传感器、光电耦合器和分析模块；
15.所述执行装置用于控制所述运动控制器发出脉冲信号，以及接收所述运动控制器的反馈信号；
16.滤波器，用于对所述运动控制器发出的脉冲信号进行滤波，消除干扰信号；
17.脉冲转换器，用于接收所述滤波器滤波后的脉冲信号，并将接收到的脉冲信号转换为驱动信号；
18.三坐标轴控制模块，用于接收到所述驱动信号，根据所述驱动信号控制三坐标测量机的x轴、y轴和z轴作出相应动作；
19.传感器，用于分别实时采集x轴、y轴和z轴的动作信号，并将采集到的信号发送至所述分析模块和所述光电耦合器；
20.光电耦合器，用于接收所述传感器采集的信号，并将接收到的信号做优化处理后发送至所述运动控制器；
21.所述分析模块与执行装置连接，主要用于将传感器采集的数据进行分析，判定产品是否合格以及机器运行是否正常。
22.更进一步地，所述三坐标轴控制模块包括：分别与所述脉冲转换器通信连接的x轴伺服驱动器、y轴伺服驱动器和z轴伺服驱动器，以及分别与所述x轴伺服驱动器、所述y轴伺服驱动器和所述z轴伺服驱动器通信连接的x轴伺服电机、y轴伺服电机和z轴伺服电机；
23.所述x轴伺服电机、所述y轴伺服电机和所述z轴伺服电机还与所述传感器通信连接。
24.更进一步地，所述传感器包括分别与所述光电耦合器通信连接的的x轴数据传感器、y轴数据传感器和z轴数据传感器；
25.所述x轴数据传感器分别与所述x轴伺服电机、所述分析模块、所述光电耦合器进行通信连接；所述y轴数据传感器与所述y轴伺服电机、所述分析模块、所述光电耦合器进行通信连接；所述z轴数据传感器与所述z轴伺服电机、所述分析模块、所述光电耦合器进行通信连接。
26.更进一步地，所述光电耦合器包括分别与所述运动传感器通信连接的x轴低速光电耦合器、x轴高速光电耦合器、y轴低速光电耦合器、y轴高速光电耦合器、z轴低速光电耦合器和z轴高速光电耦合器；
27.所述x轴低速光电耦合器和所述x轴高速光电耦合器分别于所述所述x轴数据传感器、所述运动控制器和所述分析模块进行通信连接；所述y轴低速光电耦合器和所述y轴高速光电耦合器分别于所述所述y轴数据传感器、所述运动控制器和所述分析模块进行通信连接；所述z轴低速光电耦合器和所述z轴高速光电耦合器分别于所述所述z轴数据传感器、
所述运动控制器和所述分析模块进行通信连接。
28.更进一步地，所述x轴低速光电耦合器、y轴低速光电耦合器和z轴低速光电耦合器用于分别接收所述x轴伺服电机、所述y轴伺服电机和所述z轴伺服电机输出信号；
29.所述x轴高速光电耦合器、所述y轴高速光电耦合器和所述z轴高速光电耦合器用于接收分别接收所述x轴伺服电机、所述y轴伺服电机和所述z轴伺服电机的外部反馈信号。
30.更进一步地，所述输出信号包括限位开关信号、到位信号、异常报警信号和紧急开关信号，所述外部反馈信号包括故障信号、电机运行参数信号和环境温度信号。
31.更进一步地，所述分析模块包括：对比模块、存储模块、信息输入模块和报警模块；
32.所述信息输入模块用于将待检测产品的标准参数值和机器正常运行时的各项参数值输入所述执行装置内的数据库；
33.所述存储模块用于接收所述传感器采集的原始数据，并将接收到的数据进行存储；
34.所述对比模块用于调用所述存储模块和所述数据库内的数据进行数据对比，判断出产品的缺陷是否在公差范围内，以及判断机器运行时的各项参数是否在标准范围内；
35.所述报警模块用于对产品的判定结果进行灯光显示，若报警模块中的红灯闪烁则产品不合格，若报警模块中的绿灯闪烁则产品合格；
36.当机器运行参数超出标准范围时，机器停机。
37.本发明的有益效果：
38.本发明在进行工件扫描时，当至少两个测量指令进行开展时，根据解析模块的解析结果判断两个测量指令是否相关联，若两个测量指令之间具有关联的运动轨迹子单元时，所述任务管理器对关联的运动轨迹子单元进行归一化处理，并对所有运动面和运动轨迹子单元所对应的控制权限进行重新配置，并以所述定位数据为初始点重新构建控制子命令，并将所述控制子命令按照信号形成时序输入至执行装置；若当测量指令之间不关联时，按照测量指令的输入时序分别进行测量操作控制。通过这种操作，将所有重叠的运动面和运动轨迹子单元进行有效的剔除，便于后期的数据处理。
39.本方案通过采用执行装置和运动控制器配合使用，可实现将三坐标测量机的信息反馈给运动控制卡，且通过设置的滤波器消除运动控制器发出的干扰脉冲信号其他信号，避免了对对脉冲信号的干扰，从而使得三坐标测量机各轴运动的运动轨迹控制准确、通用性好等特点。
40.本方案通过设置的高速光电耦合器可对伺服电机进行电气隔离，从而避免了因机器异常状态下产生异常数据，进而提高了检测数据的准确性。
附图说明
41.构成本技术的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。
42.图1是本发明实施例的执行装置工作原理示意图；
43.图2是本发明实施例的系统工作原理示意图；
44.图3是本发明实施例的获取设备当前的定位信息原理示意图。
具体实施方式
45.为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
46.参见图1至图3，如图1至图3所示，一种三坐标测量机控制系统，包括：获取设备当前的定位信息；
47.输入至少一个测量指令，将定位信息和测量指令发送到控制装置；
48.所述控制装置具有：解析模块、分割模块及配置单元和任务管理器；
49.将所述定位信息和所述测量指令输入至解析模块进行解析以获取所述测量指令包含的控制指令以及基于定位信息和控制指令构建的空间运动轨迹，
50.所述分割模块用于将所述空间运动轨迹按照运动面及每一运动面的拐点划分为多个运动轨迹子单元；
51.所述配置单元基于控制指令以配置每一运动轨迹子单元的控制子命令；并将所述控制子命令按照信号的形成时序输入至执行装置；
52.所述执行装置基于每一控制子命令依次将所述控制子命令转换为脉冲信号，将所述脉冲信号进行滤波、再次转换成驱动信号，根据所述驱动信号以控制三坐标轴控制模块按照驱动信号的信号指令控制三坐标测量机的x轴、y轴和z轴分别按照运动面作出相应动作；
53.所述任务管理器用于当至少两个测量指令进行开展时，根据解析模块的解析结果判断两个测量指令是否相关联，若两个测量指令之间具有关联的运动轨迹子单元时，所述任务管理器对关联的运动轨迹子单元进行归一化处理，在进行归一化处理时，调取定位数据，通过所述定位数据获取当前的所有运动面和所有运动面对应的运动轨迹子单元，并对当前运动面和运动轨迹子单元所对应的控制权限进行重新配置，并以所述定位数据为初始点重新构建控制子命令，并将所述控制子命令按照信号形成时序输入至执行装置；若当测量指令之间不关联时，按照测量指令的输入时序分别进行测量操作控制。
54.本发明的一实施例中，获取设备当前的定位信息包括如下步骤：
55.a、发送定位请求至控制装置，
56.b、控制装置接收定位请求，响应定位请求并依据所述定位请求创建定位控制指令和定位指令，所述定位控制指令用于获取三坐标轴控制模块的驱动接口，基于所述驱动接口以获取三坐标轴控制模块驱动状态和驱动数据，所述定位指令用于接收三坐标测量机的x轴、y轴和z轴上设置的传感器的反馈信号来对当前驱动状态进行判定，其中，将所述驱动数据和反馈信号进行融合以判断所述驱动状态下三坐标测量机的x轴、y轴和z轴的坐标，以获取当前的定位数据，依据所述定位数据形成定位信息。
57.本发明的一实施例中，所述执行装置包括：运动控制器、滤波器、脉冲转换器、三坐标轴控制模块、传感器、光电耦合器和分析模块；
58.所述执行装置用于控制所述运动控制器发出脉冲信号，以及接收所述运动控制器的反馈信号；
59.滤波器，用于对所述运动控制器发出的脉冲信号进行滤波，消除干扰信号；
60.脉冲转换器，用于接收所述滤波器滤波后的脉冲信号，并将接收到的脉冲信号转
换为驱动信号；
61.三坐标轴控制模块，用于接收到所述驱动信号，根据所述驱动信号控制三坐标测量机的x轴、y轴和z轴作出相应动作；
62.传感器，用于分别实时采集x轴、y轴和z轴的动作信号，并将采集到的信号发送至所述分析模块和所述光电耦合器；
63.光电耦合器，用于接收所述传感器采集的信号，并将接收到的信号做优化处理后发送至所述运动控制器；
64.所述分析模块与执行装置连接，主要用于将传感器采集的数据进行分析，判定产品是否合格以及机器运行是否正常。
65.需要说明的是，所述执行装置通过串行总线与运动控制器连接进行通信，所述执行装置发送控制指令给运动控制器。
66.运动控制器接收指令后发送驱动脉冲信号和方向脉冲信号至脉冲转换器，而滤波器设置运动控制器与脉冲转换器之间，主要作用是保留驱动脉冲信号和方向脉冲信号，其他的信号进行过滤，起到避免驱动脉冲信号和方向脉冲信号信号的丢失和其他信号的干扰，为了更加准确的对运动控制器发出的驱动脉冲信号和方向脉冲信号进行传递，在脉冲转换器与三坐标轴控制模块之间设置一个放大器，将驱动脉冲信号和方向脉冲信号进行放大后再发送至三坐标轴控制模块，如此，可增加驱动脉冲信号和方向脉冲信号的准确性。
67.光电耦合器主要对x轴y轴z轴的动作时的各项参数信号进行滤波处理后，发送至运动控制器(型号为apax-5580)，而运动控制器将接收到的信号反馈至执行装置，从而执行装置及时对三坐标测量机进行调配。
68.本发明的一实施例中，所述三坐标轴控制模块包括：分别与所述脉冲转换器通信连接的x轴伺服驱动器、y轴伺服驱动器和z轴伺服驱动器，以及分别与所述x轴伺服驱动器、所述y轴伺服驱动器和所述z轴伺服驱动器通信连接的x轴伺服电机、y轴伺服电机和z轴伺服电机；
69.所述x轴伺服电机、所述y轴伺服电机和所述z轴伺服电机还与所述传感器通信连接；其中，脉冲转换器的型号为sa1400。
70.本发明的一实施例中，所述传感器包括分别与所述光电耦合器通信连接的的x轴数据传感器、y轴数据传感器和z轴数据传感器；
71.所述x轴数据传感器分别与所述x轴伺服电机、所述分析模块、所述光电耦合器进行通信连接；所述y轴数据传感器与所述y轴伺服电机、所述分析模块、所述光电耦合器进行通信连接；所述z轴数据传感器与所述z轴伺服电机、所述分析模块、所述光电耦合器进行通信连接；其中，所述传感器为光栅尺或编码器。
72.本发明的一实施例中，所述光电耦合器包括分别与所述运动传感器通信连接的x轴低速光电耦合器、x轴高速光电耦合器、y轴低速光电耦合器、y轴高速光电耦合器、z轴低速光电耦合器和z轴高速光电耦合器；
73.所述x轴低速光电耦合器和所述x轴高速光电耦合器分别于所述所述x轴数据传感器、所述运动控制器和所述分析模块进行通信连接；所述y轴低速光电耦合器和所述y轴高速光电耦合器分别于所述所述y轴数据传感器、所述运动控制器和所述分析模块进行通信连接；所述z轴低速光电耦合器和所述z轴高速光电耦合器分别于所述所述z轴数据传感器、
所述运动控制器和所述分析模块进行通信连接。
74.本发明的一实施例中，所述x轴低速光电耦合器、y轴低速光电耦合器和z轴低速光电耦合器用于分别接收所述x轴伺服电机、所述y轴伺服电机和所述z轴伺服电机输出信号；
75.所述x轴高速光电耦合器、所述y轴高速光电耦合器和所述z轴高速光电耦合器用于接收分别接收所述x轴伺服电机、所述y轴伺服电机和所述z轴伺服电机的外部反馈信号。
76.本发明的一实施例中，所述输出信号包括限位开关信号、到位信号、异常报警信号和紧急开关信号，所述外部反馈信号包括故障信号、电机运行参数信号和环境温度信号。
77.本发明的一实施例中，所述分析模块包括对比模块、存储模块、信息输入模块和报警模块；
78.所述信息输入模块用于将待检测产品的标准参数值和机器正常运行时的各项参数值输入所述执行装置内的数据库；
79.所述存储模块用于接收所述传感器采集的原始数据，并将接收到的数据进行存储；
80.所述对比模块用于调用所述存储模块和所述数据库内的数据进行数据对比，判断出产品的缺陷是否在公差范围内，以及判断机器运行时的各项参数是否在标准范围内；
81.所述报警模块用于对产品的判定结果进行灯光显示，若报警模块中的红灯闪烁则产品不合格，若报警模块中的绿灯闪烁则产品合格；
82.当机器运行参数超出标准范围时，机器停机。
83.需要说明的是，信息输入模块还将电机运行参数信号和环境温度信号正常运行范围输送至数据库中。
84.对比模块、存储模块、信息输入模块和报警模块均与执行装置通信连接，存储模块与传感器通信连接。
85.本发明提供的一种三坐标测量机控制系统的工作方法，使用时：
86.执行装置通过串行总线与运动控制器连接进行通信，所述执行装置发送控制指令给运动控制器；运动控制器接收到该控制指令后，产生对应的驱动脉冲信号和方向脉冲信号发送给滤波器，滤波器保留驱动脉冲信号和方向脉冲信号将其他的干扰信号进行过滤后，将过滤后的驱动脉冲信号和方向脉冲信号发送至所述脉冲转换器；
87.脉冲转换器接收到驱动脉冲信号和方向脉冲信号后，将其转换成驱动数字信号，并发送给放大器，放大器接收到该信号后，对该信号进行放大处理，然后将放大后的信号发送至对应的x轴伺服驱动器、y轴伺服驱动器和z轴伺服驱动器；
88.当x轴伺服驱动器、y轴伺服驱动器和z轴伺服驱动器接收到该信号后，分别驱动x轴伺服电机、y轴伺服电机和z轴伺服电机工作，完成在x轴、y轴和z轴方向上的动作，从而实现三坐标测量机三个轴的运动；
89.x轴数据传感器、y轴数据传感器和z轴数据传感器分别采集x轴伺服电机、y轴伺服电机和z轴伺服电机的输出信号和外部反馈信号，并分别发送给x轴低速光电耦合器、y轴低速光电耦合器和z轴低速光电耦合器，与x轴高速光电耦合器、y轴高速光电耦合器和z轴高速光电耦合器；
90.x轴低速光电耦合器、y轴低速光电耦合器和z轴低速光电耦合器接收输出信号，并进行滤波后发送给运动控制器；x轴高速光电耦合器、y轴高速光电耦合器和z轴高速光电耦
合器接收外部反馈信号，并进行电气隔离后发送给运动控制器；
91.运动控制器通过通用输出信号和外部反馈信号将三坐标测量机的实时状态反馈给执行装置，以便执行装置进行调配；
92.其中，x轴数据传感器、y轴数据传感器和z轴数据传感器分别采集x轴伺服电机、y轴伺服电机和z轴伺服电机的输出信号和外部反馈信号的后同时还发送至存储模块，并给对比模块发送完成信号存储的信号；
93.对比模块调用存储模块中的数据与执行装置中数据库内的标准数据进行对比，若存储模块中的各项数据均在数据库中标准数据的范围内，则对比模块发送合格指令至执行装置，执行装置接收到指令后控制报警模块的绿灯闪烁，三坐标机正常运行；
94.若存储模块中的产品检测数据超出在数据库中标准数据的范围内，则对比模块发送不合格指令至执行装置，执行装置接收到指令后控制报警模块的红灯闪烁；
95.若存储模块中的外部反馈信号数据超出在数据库中正常运行数据的范围内，则对比模块发送异常指令至执行装置，执行装置接收到该指令后控控制三坐标机停机，此时操作人员上前查看异常。
96.以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。